1998 Fiscal Year Annual Research Report
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09440204
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| Research Institution | TOKYO METROPOLITAN UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
永瀬 茂 東京都立大学, 理学研究科, 教授 (30134901)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
赤阪 健 新潟大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (60089810)
小林 郁 東京都立大学, 大学院・理学研究科, 助手 (30285093)
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| Keywords | 金属内包フラーレン / 構造決定 / 電子状態 / 結合特性 / 生成過程 |
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| Research Abstract |
1. M@C_<82>(M=Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Eu,Gd,Yb,Lu)の構造決定と電子状態
金属を1個内包する最も代表的なM@C_<82>の構造決定は長年の課題であったが、理論計算によって初めて解明した。電子状態は、内包された金属の種類に大きく依存することを見いだした。
2. 金属内包フラーレンの新規な構造の理論予測
金属内包ドープは、孤立5員環則を満足しない、あるいは7員環を含むなどの新しいケージ構造を大きく安定化させることを初めて見いだし、Ca@C_<72>やSc_2@C_<74>を代表例として提唱した。
3. 結合特性と電子分布のトポロジカル解析
金属を1個内包するCa@C_<72>や2個内包するSc_2@C_<84>等の電子密度のグラジエントとラプラシアンのトポロジカル解析により、金属内包フラーレンの結合の本性を一般的見地から解明した。
4. 金属を内包したヘテロフラーレンの合成と電子的特性
La_2@C_<80>とLa@C_<82>の炭素を窒素置換したLa_2@C_<79>NとLa@C_<81>Nの合成を試みた。これらの電子的特性は、空のC_<79>NやC_<81>Nとは異なり、ケージ上に局在スピン密度をもたないことにある。
5. Sc_3@C_<82>の構造と電子状態
Scを3個内包したフラーレンの電子状態、構造、および動的挙動を解明中である。
6. まとめ
金属原子は必ずしも豊富に単離されるフラーレンには内包されない。これは、金属からフラーレンに複数個の電子が移動するので、電子親和力が大きいケージ構造に内包されるためである。金属内包フラーレンの構造は、アニーリング過程において決定される。
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[Publications] S.Nagase: "Recent Advances in the Structural Determination of Endohedral Metallofullerenes" J.Comput.Chem.19. 232-239 (1998)
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[Publications] K.Kobayashi: "Structures and Electronic States of M@C_<82>(M=Sc,Y,La,andLanthanides)" Chem.Phys.Lett.282. 325-329 (1998)
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[Publications] T.S.M.Wam: "Production,Isolation,and Electronic Properties of Missing Fullerenes: Ca@C_<72> and Ca@C_<74>" J.Am.Chem.Soc.120. 6806-6807 (1998)
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[Publications] S.Nagase: "Unconventional Cage Structures of Endohedral Metallofullerenes" J.Mol.Struct.(Theochem). 461. 97-104 (1999)
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[Publications] K.Kobayashi: "Bonding Features in Endohedral Metallofullerenes. Topological Analysis of the Electron Density Distribution" Chem.Phys.Lett.in press.
